發(fā)布時(shí)間:2011-02-03
· 燃料系統(tǒng)(化油器和燃油噴嘴)
· 進(jìn)氣閥(IVD)
· 燃燒室(CCD)
幾乎所有引擎在上述部位均會(huì)產(chǎn)生沉積物。影響這些沉積物產(chǎn)生的引擎設(shè)計(jì)因素包括:
· 燃料噴嘴設(shè)計(jì),及其在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的位置和溫度分布
· 進(jìn)氣閥溫度
· 進(jìn)氣閥及其閥座上空氣流動(dòng)狀況
· 進(jìn)氣閥和排氣閥開啟時(shí)的重疊現(xiàn)象
· 燃燒室設(shè)計(jì)
使用燃油添加劑可以有效地控制沉積物產(chǎn)生。在五十年代,發(fā)展了用于控制化油器沉積物的第一代汽油清凈劑。隨后,在七十年代發(fā)展了用于控制油路沉積物的所謂"第二代添加劑"。在八十年代中期,隨著電噴技術(shù)的逐漸應(yīng)用,在美國出現(xiàn)了由噴嘴堵塞引起的嚴(yán)重的行車問題。使用化油器類型的清凈劑可以控制噴嘴上的沉積物,但會(huì)引起進(jìn)氣閥上沉積物的增加。同時(shí),對(duì)于某些電噴車,過量的進(jìn)氣閥沉積物會(huì)引起駕駛出現(xiàn)問題。為解決上述問題,人們開發(fā)了用于減少燃油系統(tǒng)沉積物、同時(shí)負(fù)作用非常小的新一代改進(jìn)型汽油清凈劑。 毫無疑問,引擎的燃油系統(tǒng)和進(jìn)氣閥沉積物會(huì)影響車輛的排放、驅(qū)動(dòng)性和燃油經(jīng)濟(jì)性。實(shí)際上,燃料供應(yīng)商一直用含添加劑燃料作為競(jìng)爭(zhēng)的買點(diǎn)。使用添加劑的優(yōu)勢(shì)相對(duì)集中,在1994年的"AUTO/PROCESS"上有綜述(van beckhoven ,1995 ).和不含添加劑的燃料相比,主要優(yōu)勢(shì)是:
|
雖然控制燃油系統(tǒng)沉積物是眾望所歸,并得到石油公司的支持,但發(fā)展一個(gè)系統(tǒng)來管制它們,卻是非常困難的。很明顯,燃料的性質(zhì)決定了其在引擎等設(shè)備上產(chǎn)生沉積物的多少。但是,由于沉積物和燃料組成之間的關(guān)系非常復(fù)雜,所以不能將實(shí)驗(yàn)室內(nèi)簡(jiǎn)單的評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果直接作為油品調(diào)和的依據(jù)。在美國已經(jīng)建立了一套復(fù)雜的授權(quán)證書系統(tǒng),由燃料生產(chǎn)商對(duì)燃料/添加劑混合物進(jìn)行臺(tái)架評(píng)定,并按照美國環(huán)保局的要求,保留存貨記錄,確保添加劑添加量的一致性。和潤(rùn)滑油批準(zhǔn)程序類似,這是一個(gè)煩瑣的過程,但是目前唯一可行的法定方式。但是,根據(jù)美國的經(jīng)驗(yàn),該項(xiàng)法規(guī)容易導(dǎo)致油品供應(yīng)商按照最低劑量添加清凈劑,對(duì)發(fā)展新型性能更佳的添加劑不利。
最近,人們開始關(guān)心燃燒室沉積物(CCD)。一般來說,使用添加劑有增加CCD的趨勢(shì)。CCD增加的副作用是增加NOx的排放量,并可能導(dǎo)致活塞和缸頭的摩擦。但是,由于減少了缸壁的散熱(意味著更高的熱效率),CCD可以改進(jìn)HC、CO和CO2的排放,并提高燃油的經(jīng)濟(jì)性。CCD的影響,如表1 所示,在不同的引擎上表現(xiàn)也不盡相同。
表1:CCD對(duì)車輛性能的影響
|
參考文獻(xiàn):
|
上述表格僅比較了"臟"引擎(有CCD產(chǎn)生)和"干凈"引擎的情況。有時(shí),界于兩者之間的中等水平的CCD甚至更環(huán)保一些,特別是在NOx排放這一項(xiàng)上。最近的在一個(gè)日本引擎上進(jìn)行類似歐洲M102E的研究(Barnes,1998)表明:一個(gè)"低CCD燃料"可產(chǎn)生861毫克/每缸燃燒室沉積物,而一個(gè)"高CCD燃料"可產(chǎn)生1309毫克/每缸燃燒室沉積物,相應(yīng)地, NOx排放分別增加35%和37%。
基于CCD的重要性,人們希望能夠用"未洗膠"(Unwashed Gum, UWG), 或者用熱重分析儀(TGA)的分析方法來預(yù)測(cè)CCD的大小。但是,和IVD的情況類似,無法在實(shí)驗(yàn)結(jié)果、燃料性質(zhì)和CCD量之間建立關(guān)聯(lián)。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明了在"未洗膠"和CCD之間沒有明顯的聯(lián)系。限制"未洗膠"只能限制添加劑的使用量,因?yàn)槠涫菍?shí)驗(yàn)中形成"未洗膠"的主要來源之一。在燃料熱穩(wěn)定性和CCD之間有不很明顯的關(guān)聯(lián)關(guān)系。最近的研究(Clarke和Haddock,1997)已經(jīng)證明,僅使用熱重分析數(shù)據(jù),不能很好地預(yù)測(cè)添加劑對(duì)CCD的作用。圖19表明,無論是燃料,還是添加劑方面,CCD大小和"未洗膠"的熱重殘留曲線之間關(guān)聯(lián)性很差。
顯然,和噴嘴沉積物和IVD類似,任何對(duì)CCD的評(píng)定必須基于臺(tái)架實(shí)驗(yàn),雖然目前精度有待提高。在歐洲、美國和日本,上述臺(tái)架實(shí)驗(yàn)仍在建立之中,但是,在考慮CCD控制必要性之前,一定要明白控制CCD量的益處和缺點(diǎn).
最新一代直噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)燃油噴嘴和CCD的沉積物控制提出了新的挑戰(zhàn),和直噴柴油機(jī)類似,燃油噴嘴的溫度較高,因此更容易沉積物的累計(jì)和生焦。因?yàn)樵擃愋桶l(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)噴嘴的噴射和燃料/空氣混合工況更加敏感,微量的沉積物可能對(duì)排放有明顯的負(fù)面影響。因此,需要開發(fā)新型汽油清凈劑。先前的研究也表明該類型引擎產(chǎn)生CCD和IVD的量更大(Macduff et al. 1999)。
小結(jié)
汽油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)沉積物(FID和IVD)雖然量很小,但對(duì)車輛排放和行車經(jīng)濟(jì)性有明顯地影響。添加全配方清凈劑可以清除上述沉積物。汽油引擎中CCD增加會(huì)導(dǎo)致 NOx 排放增加,但有助于降低油耗、減少二氧化碳排放。對(duì)CO和HC的影響是有正有負(fù)。因?yàn)橹荒苡瞄L(zhǎng)周期的臺(tái)架實(shí)驗(yàn)才能了解最終的結(jié)果,所以,不能用該實(shí)驗(yàn)作為調(diào)油的依據(jù)??刂迫剂蠘?gòu)成從而減少引擎產(chǎn)生沉積物是非常困難的。建立快速的實(shí)驗(yàn)方法一直也沒有成功。如果需要控制引擎的沉積物,可能最好的方式是采用美國重整汽油等得到認(rèn)可的機(jī)理。但是,任何有關(guān)的法規(guī)都容易造成生產(chǎn)商不愿意提高燃料質(zhì)量,并只采用最小劑量的添加劑。
本文系上海默創(chuàng)潤(rùn)滑油有限公司信息網(wǎng)作品,轉(zhuǎn)載請(qǐng)務(wù)必注明出處為:上海默創(chuàng)或 m.fjmesp.com;轉(zhuǎn)載時(shí)嚴(yán)禁任何有悖原文的文字修改;本網(wǎng)有權(quán)對(duì)所有侵權(quán)行為進(jìn)行責(zé)任追究。